Capítulo 1: IntroducciónCapítulo 1: IntroducciónPresentación PowerPoint dePresentación PowerPoint de

Paul E. Tippens, Profesor de FísicaPaul E. Tippens, Profesor de Física

Southern Polytechnic State UniversitySouthern Polytechnic State University© 2007, Paul E. Tippens

Capítulo 1 Capítulo 1 Objetivos:Objetivos:

• ¿Qué es física?¿Qué es física?

• El método científicoEl método científico

• ¿Cómo debo estudiar física?¿Cómo debo estudiar física?

Foto: Cortesía de NASAFoto: Cortesía de NASAPrueba del Mars RoverPrueba del Mars Rover

¿Qué es física?¿Qué es física?

FísicaFísica es la ciencia que investiga los es la ciencia que investiga los conceptos fundamentales de materia, energía conceptos fundamentales de materia, energía y espacio y las relaciones entre ellos.y espacio y las relaciones entre ellos.

FísicaFísica es la ciencia que investiga los es la ciencia que investiga los conceptos fundamentales de materia, energía conceptos fundamentales de materia, energía y espacio y las relaciones entre ellos.y espacio y las relaciones entre ellos.

La La física física es la más básica de las es la más básica de las ciencias, y apuntala a todas las ciencias, y apuntala a todas las otras disciplinas de la ciencia, la otras disciplinas de la ciencia, la medicina y la ingeniería.medicina y la ingeniería.

Los Los físicos físicos solucionan problemas solucionan problemas que con frecuencia encuentran que con frecuencia encuentran nuevos retos y desarrollan nuevas nuevos retos y desarrollan nuevas teorías.teorías. NASANASA

¿Dónde puedo ¿Dónde puedo trabajar como físico?trabajar como físico?

Un fuerte antecedente en física Un fuerte antecedente en física le prepara para casi cualquier le prepara para casi cualquier ocupación que involucre ciencias ocupación que involucre ciencias o ingenierías.o ingenierías.

NISTNIST

Alto Alto voltajevoltaje

NASANASA

Mars RoverMars Rover

Método científicoMétodo científicoSubyacente a toda investigación científica Subyacente a toda investigación científica están los principios guía del están los principios guía del método científicométodo científico..

1.1. Planteamiento del problema. Planteamiento del problema.

2.2. Observación: recolección de datos.Observación: recolección de datos.

3.3. Hipótesis: explicación propuesta.Hipótesis: explicación propuesta.

4.4. Prueba experimental.Prueba experimental.

5.5. Aceptación o rechazo de la hipótesis.Aceptación o rechazo de la hipótesis.

1.1. Planteamiento del problema. Planteamiento del problema.

2.2. Observación: recolección de datos.Observación: recolección de datos.

3.3. Hipótesis: explicación propuesta.Hipótesis: explicación propuesta.

4.4. Prueba experimental.Prueba experimental.

5.5. Aceptación o rechazo de la hipótesis.Aceptación o rechazo de la hipótesis.

Ejemplo del método científicoEjemplo del método científico

Albert Einstein dijo una vez: “Ejemplo no es otra Albert Einstein dijo una vez: “Ejemplo no es otra forma de enseñar, es la única forma de enseñar.”forma de enseñar, es la única forma de enseñar.”

yy

En este ejemplo, observe un En este ejemplo, observe un objeto que cae e intente objeto que cae e intente predecir la distancia que predecir la distancia que caerá en un tiempo particular.caerá en un tiempo particular.

En este ejemplo, observe un En este ejemplo, observe un objeto que cae e intente objeto que cae e intente predecir la distancia que predecir la distancia que caerá en un tiempo particular.caerá en un tiempo particular.

Aquí se ignora mucha de la matemática para Aquí se ignora mucha de la matemática para proporcionar sólo los pasos básicos del proporcionar sólo los pasos básicos del proceso.proceso.

Tiempo Tiempo tt

Planteamiento del problemaPlanteamiento del problema

Se necesita predecir el tiempo de caída Se necesita predecir el tiempo de caída para una distancia vertical para una distancia vertical y.y.Se necesita predecir el tiempo de caída Se necesita predecir el tiempo de caída para una distancia vertical para una distancia vertical y.y.

yy

Al plantear el problema, Al plantear el problema, simplemente se verbaliza una simplemente se verbaliza una necesidad de conocer o poder necesidad de conocer o poder predecir algún evento. El predecir algún evento. El problema puede no ser problema puede no ser resoluble.resoluble.

Tiempo Tiempo tt

ObservacionesObservaciones

Para abordar el problema, se organizan los Para abordar el problema, se organizan los datos y muchas observaciones de ensayo.datos y muchas observaciones de ensayo.

yy11

tt11 yy22

tt22 yy33 tt33

Se mide el tiempo para varias Se mide el tiempo para varias caídas a diferentes alturas.caídas a diferentes alturas.

HipótesisHipótesisAl aplicar técnicas matemáticas y de graficación a los Al aplicar técnicas matemáticas y de graficación a los datos observados, se nota que el tiempo de caída es datos observados, se nota que el tiempo de caída es proporcional al cuadrado del tiempo, proporcional al cuadrado del tiempo, tt22..

Se escribe la siguiente Se escribe la siguiente ecuación y la constante ecuación y la constante k k se se determina a partir de los datos.determina a partir de los datos.

2y kt=24.9 m/sk =

La hipótesis ahora es una La hipótesis ahora es una teoríateoría que se puede poner a que se puede poner a prueba.prueba.

yyTiempo Tiempo tt

Prueba experimentalPrueba experimentalEl siguiente paso es poner a prueba la El siguiente paso es poner a prueba la hipótesis: hipótesis: Si el tiempo Si el tiempo t t está en segundos está en segundos (s), la distancia (s), la distancia yy en metros (m) es:en metros (m) es:

2 2(4.9 m/s )y t=

Cada vez que la distancia se predice Cada vez que la distancia se predice correctamente, la teoría se refuerza.correctamente, la teoría se refuerza.

Para que una teoría se acepte, debe ser Para que una teoría se acepte, debe ser consistenteconsistente y y repetiblerepetible por otros. por otros.Para que una teoría se acepte, debe ser Para que una teoría se acepte, debe ser consistenteconsistente y y repetiblerepetible por otros. por otros.

Acepte o rechace la hipótesisAcepte o rechace la hipótesisCada vez que la distancia se predice Cada vez que la distancia se predice correctamente, la teoría se acepta.correctamente, la teoría se acepta.

¡Sólo toma un ejemplo de fracaso probado ¡Sólo toma un ejemplo de fracaso probado para hacer que la hipótesis se rechace!para hacer que la hipótesis se rechace!¡Sólo toma un ejemplo de fracaso probado ¡Sólo toma un ejemplo de fracaso probado para hacer que la hipótesis se rechace!para hacer que la hipótesis se rechace!

"Ninguna cantidad de experimentación puede probar alguna vez que estoy en lo correcto, un solo experimento puede probar que estoy equivocado."

Albert Einstein.

¿Cómo estudio física?¿Cómo estudio física?La preparación y el trabajo duro son la clave para La preparación y el trabajo duro son la clave para cualquier empresa de aprendizaje exitosa. Pero un cualquier empresa de aprendizaje exitosa. Pero un factor que no se menciona con frecuencia es la factor que no se menciona con frecuencia es la organizaciónorganización..

En las siguientes En las siguientes diapositivas se diapositivas se

analizarán varias analizarán varias sugerencias para sugerencias para

aprender aprender principios de principios de

física.física.

En las siguientes En las siguientes diapositivas se diapositivas se

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OrganizacióOrganizaciónn

Recopile materiales:Recopile materiales:• Libro de textoLibro de texto

• Carpeta para notasCarpeta para notas

• CD de tutorialesCD de tutoriales

• Calculadora científicaCalculadora científica

• PerforadoraPerforadora

• TijerasTijeras

• Transportador (ángulos)Transportador (ángulos)

• Cinta adhesivaCinta adhesiva

• Otros suministrosOtros suministros

CARPETA PARA NOTASCARPETA PARA NOTAS

Compre una carpeta con Compre una carpeta con separadores como los que se separadores como los que se muestran aquí:muestran aquí:

1. RESÚMENES

2. NOTAS

3. PROBLEMAS

4. EXÁMENES

5. APUNTES LAB.

6. RECURSOS

Al organizar todos los problemas, Al organizar todos los problemas, notas y exámenes calificados, notas y exámenes calificados, siempre será capaz de revisarlos.siempre será capaz de revisarlos.

Encuentre un compañero de claseEncuentre un compañero de clase

El primer día de clase El primer día de clase encuentre a alguien que quiera encuentre a alguien que quiera ser su compañero de clase.ser su compañero de clase.

El “sistema de compañeros” es su red de El “sistema de compañeros” es su red de seguridad para clases perdidas, resúmenes, seguridad para clases perdidas, resúmenes, tareas, ensayos devueltos, clarificación, etc. tareas, ensayos devueltos, clarificación, etc.

Asegúrese de conseguir Asegúrese de conseguir su nombre, número su nombre, número telefónico y horario. telefónico y horario.

Aprendizaje oportunoAprendizaje oportuno

El aprendizaje oportuno es El aprendizaje oportuno es aprendizaje aprendizaje eficienteeficiente. Es mejor estudiar una hora cada . Es mejor estudiar una hora cada día que atiborrarse los fines de semana.día que atiborrarse los fines de semana.

Si espera hasta el fin de semana, debe dedicar Si espera hasta el fin de semana, debe dedicar tiempo valioso sólo para reconstruir la tiempo valioso sólo para reconstruir la información.información.

Después de cada clase, Después de cada clase, use su siguiente periodo use su siguiente periodo libre para reforzar su libre para reforzar su comprensión.comprensión.

Fuera del salón de claseFuera del salón de claseEl aprendizaje rara vez se El aprendizaje rara vez se completa en clase.completa en clase. Para Para reforzar el aprendizaje, reforzar el aprendizaje, debe resolver problemas debe resolver problemas por su cuenta tan pronto por su cuenta tan pronto después de clase como después de clase como sea posible.sea posible.

El aprendizaje rara vez se El aprendizaje rara vez se completa en clase.completa en clase. Para Para reforzar el aprendizaje, reforzar el aprendizaje, debe resolver problemas debe resolver problemas por su cuenta tan pronto por su cuenta tan pronto después de clase como después de clase como sea posible.sea posible.

Trate primero, busque Trate primero, busque ayuda si es necesario, ayuda si es necesario, revise ejemplos, trabaje con revise ejemplos, trabaje con otros. Resolver problemas otros. Resolver problemas es la es la principalprincipal forma de forma de aprender.aprender.

• Tengo un mal maestro.Tengo un mal maestro.

• ¡No puedo leer este libro!¡No puedo leer este libro!

• No estoy preparado para esto.No estoy preparado para esto.

• No tengo suficiente tiempo.No tengo suficiente tiempo.

• Tengo problemas: empleo, padres, amigos...Tengo problemas: empleo, padres, amigos...

• Tres cursos y un laboratorio... ¡es Tres cursos y un laboratorio... ¡es demasiado!demasiado!

Quejas de los estudiantes Quejas de los estudiantes de física principiantesde física principiantes

¡Es su responsabilidad!¡Es su responsabilidad!

Por duro que suene, la responsabilidad última Por duro que suene, la responsabilidad última de aprender descansa en de aprender descansa en ustedusted y nadie más. y nadie más.Busque ayuda si la necesita. Revise otros Busque ayuda si la necesita. Revise otros libros de la biblioteca. libros de la biblioteca. Estudie tutoriales de Estudie tutoriales de computadoracomputadora. Repase matemáticas. Sepa . Repase matemáticas. Sepa cuándo están programados los exámenes. cuándo están programados los exámenes. Contacte a su instructor.Contacte a su instructor.Emprenda acciones: Emprenda acciones: ¡Nunca deje que cosas ¡Nunca deje que cosas fuera de su control eviten que fuera de su control eviten que ustedusted logre sus logre sus metas!metas!

Tutoriales PowerPointTutoriales PowerPoint

Un gran activo de aprendizaje está disponible para Un gran activo de aprendizaje está disponible para la 7la 7aa edición de edición de FísicaFísica: : Tutoriales de capítuloTutoriales de capítulo..

El autor preparó presentaciones El autor preparó presentaciones PowerPoint individualizadas para cada PowerPoint individualizadas para cada capítulo.capítulo.

Chapter 3 Chapter 3 -- VectorsVectorsA PowerPoint Presentation by

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Uso efectivo de tutoriales Uso efectivo de tutoriales PPTPPT

♣ Estos tutoriales son excelentes para Estos tutoriales son excelentes para revisar antes de las clases, después de revisar antes de las clases, después de las clases, antes de los exámenes y las clases, antes de los exámenes y antes del examen final. antes del examen final.

♣ También son muy útiles para los También son muy útiles para los estudiantes que pierden clases o que estudiantes que pierden clases o que desean práctica y discusión adicional de desean práctica y discusión adicional de los conceptos físicos.los conceptos físicos.

♣ Un centro de aprendizaje en línea ofrece Un centro de aprendizaje en línea ofrece una variedad de otras oportunidades de una variedad de otras oportunidades de aprendizaje basadas en web para este aprendizaje basadas en web para este curso.curso.

Consejos de un profesorConsejos de un profesor• Si su elección de carrera es en Si su elección de carrera es en

tecnología, ciencia, ingeniería o un tecnología, ciencia, ingeniería o un campo similar, no hay curso campo similar, no hay curso introductorio más importante que la introductorio más importante que la “física universitaria”.“física universitaria”.

• Estudie física de manera diferente a Estudie física de manera diferente a como lo haría con artes liberales. Las como lo haría con artes liberales. Las aplicaciones y la resolución de aplicaciones y la resolución de problemas requieren habilidades y problemas requieren habilidades y estrategias diferentes.estrategias diferentes.

Consejos de un profesor (Consejos de un profesor (contcont.).)

• Planee cuidadosamente la secuencia Planee cuidadosamente la secuencia del curso. Debe tener la preparación del curso. Debe tener la preparación necesaria para física y la carga de su necesaria para física y la carga de su curso concurrente debe ser ligera.curso concurrente debe ser ligera.

• NO se retrase en física; los temas son NO se retrase en física; los temas son secuenciales y cada paso sucesivo secuenciales y cada paso sucesivo requiere el dominio de los pasos requiere el dominio de los pasos previos. Atiborrarse no es posible.previos. Atiborrarse no es posible.

Ansiedad de examenAnsiedad de examenCuántas veces ha escuchado: Cuántas veces ha escuchado: “Conozco el “Conozco el material, ¡pero no puedo hacer bien los material, ¡pero no puedo hacer bien los exámenes!”exámenes!”

Es como los tiros libres cuando un juego de Es como los tiros libres cuando un juego de básquetbol está en la línea. Debe practicar tiros básquetbol está en la línea. Debe practicar tiros de castigo hasta que se vuelvan de castigo hasta que se vuelvan automáticosautomáticos durante los momentos de gran presión.durante los momentos de gran presión.

La principal forma de La principal forma de lidiar con tales miedos es lidiar con tales miedos es mediante mediante prácticapráctica y y preparaciónpreparación adecuada. adecuada.

Conclusión del : Introducción a la Conclusión del : Introducción a la físicafísica